JPS61243885A

JPS61243885A - 固化剤

Info

Publication number: JPS61243885A
Application number: JP60085842A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kishigami; 岸上　和彦; Hiroshi Yasui; 浩安井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1986-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高炉水滓と排脱石膏を主材とする同化剤の改良
に係り、軟弱地盤の改良処理や汚泥の固化処理及びセメ
ント混和材、セメント代替材等に主に利用されるもので
ある。

（従来の技術）軟弱地盤の改良や汚泥の同化処理には、従前から高炉水
滓を主成分とし、これに高炉水滓の水硬性に活性化を与
えるための水硬性無機質材を少量添加した構成の固化剤
が広く利用゛）れており、当該固化剤とセメントミルク
との混合物を軟弱土壌や汚泥内へ混入して攪拌すること
により、固化処理を行なうものである。当該固化剤は、
高炉水滓内の石灰ガラス質とモルタル等内の水酸化石灰
とが反応することにより、ポルトランドセメントの主要
化合物に類似する硅酸石灰や、アルミン酸石灰が生成゛
され、水硬性が発揮されると共に緻密な水和組織を形成
して固化強度を高めるものである。

しかし乍ら、前記高炉水滓を主成分とする固化剤は通常
セメントミルクと１＝１位いの割合で混合する必要があ
り、セメントミルクの混合割合が低下すると十分な固化
作用が得られない。従って、実際の使用に於いては多量
のセメントを必要とし、地盤改良費や汚泥処理費の高騰
を招くという難点がある。

また、前記固化剤に於いては、固化の完了までに相当の
養生期間を必要とするうえ、固化物の圧縮強度が十分に
上らないという難点がある。例えば、含水比１２０％、
比重１．４５ｔ／ｃｒｌのシルト質粘土１扉に、当該固
化剤とセメントミルクが１：１の混合ミルク１２０Ｋｇ
を混入した場合、蜀日経過後の室内−軸圧縮強度が２〜
３Ｋｇ／ｃｉＩ程度（３００Ｋｇ混入の場合には１５〜
１７Ｋｇ／ｃＩＩ）であり、固化強度を上げるためには
長期の養生期間と大量の固化剤及びセメントミルクを必
要とする。

一方、高炉水滓にはアルカリ性刺激剤の存在下に石膏と
水和反応をし、軟弱土壌等を固化させる作用があること
が従来から知られている。即ち、スラグ内のアルミナ成
分がセメントや消石灰等のアルカリ性反応促進剤の作用
によって石膏と水和反応をし、所謂エトリンジヤイト硬
化物を生成して軟弱土壌等を固化させるものである。

しかし乍ら、前記セメントや消石灰等を刺激剤とする場
合には、刺激剤量を増量（１５〜２０重量％）してもア
ルミナと石膏との水和反応が極めて緩慢で同化に相当長
時間を要するうえ、固化物が強アルカリ性を呈し、且つ
固化物の圧縮強度も極めて低いという難点がある。

また、前記アルミナと石膏と、の水和反応速度を高める
ため、水酸化カリウム（Ｋｄ、Ｈ）や水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）等の強アルカリ性物質を刺激剤とする開発
も行なわれている。しかし、この場合でも水和反応の促
進には刺激剤を１５〜２０重量％必要とし、その結果固
化物のアルカリ度がＰＨ値で１０〜１１位いになり、土
壌や地盤のアルカリ汚染を生じると共に、汚泥等の処理
の場合には、同化汚泥の廃棄による二次汚染を生ずるこ
とになる。

更に、固化強度やアルカリ骨材反応等の点で、当該同化
剤はセメントの代替材として建築用等に使用することは
列置不可能である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、従前の高炉水滓を主成分とした固化剤に於け
る上述の如き問題、即ち■固化に要する時間が相当長く
且つ固化物の圧縮強度が相対的に低いこと、■固化物が
強アルカリ性を示すため、環境汚染を誘発すること、０
強アルカリ性のうえ固化物の機械的強度が低く、セメン
ト代替材として使用できないこと等の問題を解決せんと
するものであり、固化に長時間を要せず、且つ弱アルカ
リ性であって環境汚染を生ずることが無＜、シかも固化
物が十分な機械的強度を保有し、セメント代替材として
も使用可能な固化剤の提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本願発明者は、前述の如き問題の解決を図るため、アル
カリ性刺激剤に他の物質成分を添加することにより、よ
り少量のアルカリ性刺激剤でもって強力な水和反応の促
進作用を得ることを着想し、各種のアルカリ性刺激剤及
び添加物質の組合せについて、それ等の混合比や水滓ス
ラグと排脱石膏の混合比をパラメータにして数多くの固
化試験等を行なった。

本願発明は、前記着想並びにこれに基づく各種試験を基
にして創作されたものであり、本願発明に係る固化剤は
、１〜４重量％のマグネシウム、１〜５重量％の塩化カ
ルシウム、１〜５重量％のセメントとＯ，ｌ−０，５重
量％の水酸化カルシウムの何れか一方又は両方、２０−
５０重量％の排煙脱硫石膏並びに残部が高炉水滓とした
ことを基本構成とするものである。

（作用）本発明に係る同化剤に於いては、基本的には水滓スラグ
内のアルミナ成分と石膏との水和反応がアルカリ骨材反
応によって促進され、エトリンジヤイト硬化物を生成す
ることにより固化作用が奏されるものと想定される。こ
の際、セメントや水酸化カルシウム等のアルカリ性刺激
剤に少量マグネシウムと塩化カルシウムを添加すること
により、刺激剤が活性化されて水和反応の促進機能が大
幅に向上する。その結果、エトリンジヤイト硬化物の生
成が急速に行なわれ、同化時間が短縮されると共に固化
物の固化強度も著しく向上する。

又、本発明の固化剤をセメント等と混合して使用する場
合には、水滓スラグ内の高石灰ガラス質がセメント内の
水酸化石灰と反応してポルトランドセメントの主要化合
物に類似の硅酸石灰及びアルミン酸石灰を生成し、これ
による水硬作用が前記同化作用に重畳されることになる
０（実施例）以下、本発明の一実施例に基づいて本発明を詳細する。

高炉水滓は、高炉から排出された溶融高炉スラグを淡水
若しくは海水で急冷したものであり、これを乾燥し且つ
微粉砕（粒径５〜３０μｍ）シたものが使用されている
０尚、水滓スラグとしては、溶融高炉スラグを淡水で急
冷したものを使用するのが望ましい。第１表は前記高炉
水滓の化学成分を示すものである。

第１表　高炉水滓の化学成分（ｗｔ％）一方、排煙脱硫
石膏は重油燃焼火力発電所からの排脱石膏を乾燥並びに
微粉砕（粒径５〜２０μｍ）したものであり、第２表の
如き化学成分を有している。

第２表　排脱石膏の化学成分（ｗｔ％）第３表及び第４
表は本実施例に於いて使用した同化剤の各成分混合比を
示すものである。

第３表　同化剤の成分（重量％）第４表　固化剤の成分（重量％）セメント及び水酸化カルシウムは主刺激剤を構成するも
のであり、セメントを単独で使用する場合には１〜５重
量％の添加を必要とする０セメントが１重量％以下であ
れば、高炉水滓内のアルミナと石膏との水和反応が促進
せず、また５重量％を越えると、固化物のアルカリ度が
上るだけでなく、前記水和反応の促進効果が飽和するか
らであり、１〜３重量％位いの混合比が最も適している
。

このことは、水酸化カルシウムを主刺激剤とする場合も
同様であり、０．１重量％以下では水和反応が緩慢過ぎ
、また０、５重量％を越えると、固化物のアルカリ度が
上ると共に、反応速度の方はあまり向上しないからであ
り、０．１〜０．２重量％の混合比が最適値である。尚
、本実施例に於いてはセメント及び水酸化カルシウムを
夫々単独で使用しているが、両者を一緒に、例えばセメ
ント１重量％と水酸化カルシウム０．１重量％を一緒に
使用してもよいことは勿論である。

マグネシウムと塩化カルシウムは、前記主刺激剤の補助
的な、機能を果すものであり、主刺激剤を活性化すると
共に主刺激剤との相乗作用により前記水和反応を著しく
促進する。尚、水和反応の促進作用を奏するためには、
マグネシウムを１〜４重量％（最適値は１〜２重量％）
、”塩化カルシウムを１〜５重量％（最適値は１〜３重
量％）夫々必要とし、何れかがその最少値を下れば前記
促進作用が減少する。また、マグネシウム及び塩化カル
シウムの量が夫々４及び５重量％を越えると、水和反応
の促進効果が飽和する。従って、夫々の添加量は４及び
５重量％以下とする。

排脱石膏及び高炉水滓は夫々当該同化剤の基本成分とな
るものであるが、両者の割合（高炉水滓／排脱石膏）は
略１〜４位いが適当であり、望ましくは１．２〜２．０
位いが最適である。石膏量が不足して２０重量％以下に
なっても、或いは石膏量が５０重量％を越えて逆に高炉
水滓が不足状態になっても、固化剤の固化性能や固化強
度が低下する。その結果、本実施例に於いては排脱石膏
を２０−５０重量％とじ、刺激剤や活性剤を除いた残部
を高炉水滓とする構成にしている。尚、高炉水Ｉｌｌと
石膏量の比は理論値よりも相当大きな値を含むものにな
っているが、高炉水滓内のアルミナ成分の排脱石膏（２
水石膏）に対する反応性は石膏の溶解度等とも関連する
ため、理論埴よりも石膏が相当不足しても、極めて良好
な同化特性が得られることが確認されている０第１図は前記第３表に記載の本発明に係る固化剤の同化
試験結果を示すものであり、当該固化剤と水との混合比
（固化剤／水）を１．７とした時の直である。当該同化
剤の場合、圧縮強度が混合後７日で１５０ＫｆＩ／ｃＩ
Ｉ、　１４日で２７０Ｋｇ／ｃｄ、　２８日で３９０Ｋ
ｆ／６ｄとなり、ポルトランドセメントの場合（セメン
ト／水混合比１．７のとき、７日後の圧縮強度約１９０
　Ｋｇ　／　ｄｉ　）に略近い固化速度と固化強度を発
揮する。

また、前記同化剤による固化物のアルカリ度は、ＰＨ８
，５であって略中性に近い弱アルカリ性であり、従前の
高炉水滓を主剤とするセメント系硬化剤に比較してアル
カリ度が著しく低くなる。

更に、本発明に係る固化剤を用いて含水比１２０％、比
重１．４５　Ｋｇ／　ｃＩ／Ｉのシルト質粘土１ｄに当
該固化剤の溶融ミルクを１２０Ｋｇ混合した場合、大気
温度（平均１８℃）による自然固化に於いて、（至）日
経過後の室内−軸圧縮強度が４〜５◇／ｃＩＩＩとなり
、従前の高炉水滓を主体とするセメント系同化剤の場合
に比較して、固化物の圧縮強度が２０〜３０％向上する
と共に、同化時間も大幅に短縮される。

（効果）本発明に係る固化剤は、マグネシウム等の添加によりア
ルカリ性刺激剤の水和反応の促進効果を著しく高めるよ
うにしているため、少量のアルカリ性刺激剤でもって迅
速な同化作用が達成される。

その結果、当該固化剤を使用して土壌の改良やヘドロの
固化処理等を行なっても、所謂アルカリ汚染を生ずるこ
とは殆んどなく、しかも固化作業に要する日程が著しく
短縮され、作業能率の向上を図り得る。

また、本発明に係る固化剤は、ポルトランドセメントと
略同等の同化速度と固化物の圧縮強度を有しており、セ
メント代替品として建築用や建材用に使用できると共に
、アルカリ性が極めて弱いので、所謂アルカリ骨材反応
による構造物の亀裂等を生ずる虞れも殆んど無い。

更に、本発明は高炉水滓と排脱石膏の有効利用を図るも
のであり、省資源及び低コストという面でも従前のセメ
ント若しくはセメント系固化剤に比較して優れた効用を
有している。

本発明は上述の通り高い実用的効用を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る同化剤の硬化並びに強度特性を示
すものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１〜４重量％のマグネシウム、１〜５重量％の塩
化カルシウム、１〜５重量％のセメントと０．１〜０．
５重量％の水酸化カルシウムの何れか一方又は両方、２
０〜５０重量％の排煙脱硫石膏及び残部が高炉水滓より
成る固化剤。